多跳通信无线传感器网络的容量与功耗分析

多跳通信的无线传感器网络中,通过选择合适的节点的传输范围改变无线链路的信道容量,获得网络容量为Θ(logN),与通过波束成形的通信方式获得的网络容量具有相同的扩展量级;比较了为获得相同的网络容量,波束成形的通信方式和多跳的通信方式所需要的网络总功率和单节点的最大工作功率。数值计算结果表明,多跳与波束成形的通信方式的网络总功耗之比为10-1~10-3时,能获得较高的能量效率,但临近S ink的节点的功耗较大,降低了网络寿命。     

基于负载均衡的无线传感器网络路由算法

针对传统的分簇路由协议存在的监测盲区和"热区"问题,在LEACH和PEGASIS协议的基础上做了改进,提出了一种负载均衡的无线传感器网络改进分簇路由算法.在簇的构成阶段,综合考虑了节点到簇首及簇首到基站的复合距离,普通节点选择复合距离最小的簇加入;簇间通信采用多跳的方式,多跳通信的下一跳路由是基于网络通信开销指标和簇首的剩余能量选择的,使得网络的负载更均衡.NS2仿真结果表明,改进路由算法高效地平衡了整个网络的能量消耗,从而延长了网络的生命周期.     

无线多跳传感器网络中能量消耗均衡分簇策略

针对在无线多跳传感器网络中节点间能量消耗不均衡、中继节点容易过早失效的问题,基于几何规划提出一种自适应的分簇算法.该算法通过节点的能量水平和位置来调节其竞争簇头的概率,同时通过簇头的能量水平和离汇聚点的距离调节簇头"管辖"范围.仿真表明:本算法很好地均衡了网络能量开销,使得网络的生命周期延长了25%,稳定周期延长了50%.     

无线传感器网络的系统节能研究

无线传感网络为能量受限系统,我们设计了一个无线传感器网络的节能系统,硬件上采用主控芯片MSP4301611单片机和射频芯片CC1101平台,软件上MAC层采用S-MAC协议及进行优化,在网络层路由协议引入蚁群算法并进行能量均衡改进。实验结果表明,该原型能较好地降低无线传感器网络和传感器节点的能耗,延长网络生存周期。     

基于协同路由算法的无线传感器网络能量空洞避免

在多跳的无线传感器网络中,靠近sink的节点由于需要转发来自外层网络的数据,其能量消耗速度快于离sink较远的节点,从而导致了"能量空洞"的出现,最终导致网络过早死亡.本文在分析现有路由算法的基础上,针对EEUC算法的不足,对其进行了改进,提出了多跳无线传感器网络中的协同路由算法.在路由节点选择时不局限于簇头作为路由节点,还可以将成员节点作为路由节点,让其分担了簇头的能量消耗.算法引入了距离因子和能量因子,既考虑候选路由节点相对于sink的距离,同时还考虑候选路由节点的剩余能量,以达到选择最佳路由节点的目的.仿真结果表明,所改进路由算法在网络生存时间,能耗均匀程度方面优于现有算法.     

基于虚拟力的无线传感器网络多跳定位算法

通过引入虚拟力导向的节点移动方式,将未知节点接收到锚节点信息的个数作为计算虚拟力的参数,提出了基于虚拟力的无线传感器网络多跳定位算法.算法继承了DV-Hop(distance vector-hop)定位成功率较高的特点,通过优化网络布局的方式,使得定位过程中校正值的估算和选取更为合理.指出了该定位算法的关键技术,并对其进行了仿真验证.仿真结果显示该算法能够显著地提高节点的定位精度,并能够有效地提高节点对传感区域的覆盖率.     

基于Anycast的无线传感器网络多基站路由算法

提出了一种基于多基站的无线传感器网络Anycast路由算法,算法为网络中每个基站都建立一棵自己的Anycast树,网络中所有节点选择路径开销最小的邻居节点加入到对应基站的Anycast树中.该Anycast多基站路由算法可以根据不同的网络时延需求设置不同的权重参数来选择最优的路径,以达到实现不同时延要求无线传感器网络的应用.所有源节点采集的数据根据其加入的Anycast树的树状结构进行数据传输并送达基站.仿真实验表明:提出的Anycast路由算法在多基站的无线传感器网络中可以有效降低网络能耗和明显延长网络生命周期,较好地解决多基站的无线传感器网络架构通信模式问题.     

基于虚拟力的无线传感器网络多跳定位算法

通过引入虚拟力导向的节点移动方式,将未知节点接收到锚节点信息的个数作为计算虚拟力的参数,提出了基于虚拟力的无线传感器网络多跳定位算法。算法继承了DV-Hop(distance vector-hop)定位成功率较高的特点,通过优化网络布局的方式,使得定位过程中校正值的估算和选取更为合理。指出了该定位算法的关键技术,并对其进行了仿真验证。仿真结果显示该算法能够显著地提高节点的定位精度,并能够有效地提高节点对传感区域的覆盖率。     

无线传感器网络MAC协议的研究

无线传感器网络（WSN）由于其巨大的应用潜力成为近年来研究者们广泛关注的热点。本文介绍了无线传感器网络的概念,对协议通信层中MAC协议目前的研究重点和研究现状进行了分析研究。     

无线传感器网络中面向动态多跳的非均匀分簇路由

针对无线传感器网络中因均匀分簇而导致任务重的簇过早耗尽能量、整个网络失效的问题,提出一种自适应的动态多跳非均匀分簇方法,将传感器网络中的簇根据实际需要进行不均匀划分,承担任务较轻的簇划分得较小,而承担任务较重的簇则较大.通过均衡簇能量与其所承担的任务,有效地延长网络的生命周期.然后,将该方法应用于2种典型的路由算法LEACH和HEED.研究结果表明:在采用这种非均匀的分簇算法后,传感器网络的生存时间平均减小5％左右.     

基于节点划分的无线传感器网络自适应分簇算法

为延长网络的生命周期,针对随机部署的无线传感器网络节点均匀分布和能量有限的特点,提出了一种基于节点划分的分布式自适应分簇算法.通过节点的划分均衡簇内负载,利用节点的剩余能量与通信距离信息的自适应加权来优化调整节点竞选簇头的概率.模拟实验结果表明,该算法可有效延长网络的稳定周期和生存时间,数据传输量比LEACH-E算法增加了近20%.     

无线传感器网络初始化簇头选举算法

利用节点初始分布后,对无线传感器网络具有的极少确知信息,建立了初始的异步通信模型;同时给出一种简单产生临时ID号的方法,保证相互间较大概率的互异性.基于此,提出了一种有效初始簇头选举方法,通过局部比较本地ID与邻居ID,实现快速簇头选举.实验表明,该方法能在无线传感器网络初始分布的无序、空白的环境下,迅速建立起有效的簇头,完成网络初级结构的建立,为后续接入资源的分配乃至协议的应用,提供了前提.多组仿真结果表明,算法的稳定性较好,具有较强的实用性.     

异构传感器网络成本最优节点部署机制

针对异构无线传感器网络中节点的高密度部署情况,研究了异构传感器节点的优化部署问题。提出一种基于遗传算法的异构节点成本优化部署方法。算法以网络的容错性和覆盖性为约束条件,以部署的成本为目标函数进行优化计算得到保证网络覆盖和网络容错性所需的节点位置和节点类型。算法既适用于布尔传感模型,又能应用于概率传感模型。仿真结果表明该算法能快速收敛于最优解,降低网络部署的成本,是一种可行的异构无线传感器网络节点部署的解决方案。     

无线传感器网络q分类融合算法

针对大规模无线传感器网络信息传输量和节能要求,提出一种新的与空间事件相关的融合算法.新的融合算法在分簇路由协议LEACH基础上,构建了包含区域信息的q分类数据结构,使之能够完成对包含区域信息的数据分布查询任务.通过仿真对包含区域信息的q分类融合算法的数据传输量与精确度等指标进行计算分析,将其结果与简单结构LIST融合算法进行比较.结果表明包含区域信息的q分类融合算法在节省能量、平衡网络负载等方面效果明显,网络规模越大节能效果越好,在保证网络寿命的前提下可以得到尽量完善的整个网络数据及对应的区域信息,提高了获取的网络数据质量.     

基于蚁群的无线传感器网络概率路由算法

针对多数无线传感器网络路由算法易在网络中形成关键节点,而节点的失效往往导致整个网络的失效问题,提出了将随机思想与蚁群算法的特征相结合的一种新的概率路由计算方法.实验表明,该算法对延长整个网络的有效生存时间的效果较好.     

基于能量均衡的无线传感网络路由算法

有效的簇首选择策略可提高无线传感器网络（WSN）的负载均衡和簇首均匀分布程度,延长网络生存时间.现有算法在选取簇首时未充分考虑节点剩余能量和能耗速率,导致负载不均衡,部分节点因耗能过度而提前消亡.为此,本文提出一种基于能量均衡的WSN路由算法,该算法使用节点剩余能量、能量消耗速度、与Sink节点的距离作为簇首选择参数,并通过回退机制实现节点回退等待时间的自适应调整,从而保证高能量节点有更高机率成为簇首.实验表明,该算法可有效避免“热区”的出现,延长网络寿命     

多跳延时保障无线传感网MAC协议研究

针对设计多级簇树拓扑结构的无线传感网MAC协议时,存在不同层级设备之间交互时段冲突和网络多跳转发延时过大的问题,提出一种组合超帧调度协议.通过构建基于超帧单元的组合调度超帧及设计信标时隙分配与冲突解决机制,保证多级设备交互时段的无冲突协调分配;通过增加各级设备在调度周期中的交互时段和设计保障时隙及时预约机制,减少多跳传输带来的网络传输延时.理论分析和仿真结果均表明:在增加可接受的能耗开销前提下,提出的MAC协议的多跳传输延时能降低至IEEE 802.15.4标准MAC规范的1/4以下,并且随着跳数的增加,传输延时的降低效果更为明显.     

一种能量高效的无线传感器网络分簇路由算法

分析了无线传感器网络的分簇路由算法,针对现有算法存在的热点问题,提出一种基于分簇思想的能量高效路由算法.采用簇首轮转及局部竞争优化节点簇内通信的能量消耗,采用粒子群优化算法均优化簇首节点的簇间通信负载和能量消耗,从而延长网络的生命期.仿真结果表明,该算法能够有效提高无线传感器网络生存期以及节点与网络的能量利用率.     

无线传感器网络安全加密成簇算法的设计及研究

在无线传感器网络中,网络节点的成簇算法是实现对传感器网络高效节能管理和应用的有效途径.为了提高网络的安全性和寿命,提出了一种基于随机并行簇头选举算法和密钥预分配方案,在假设的网络模型中,均匀地选举簇头节点,并且实现对恶意节点的识别和删除,在数据通信阶段通过加密算法实现数据通信的安全性,从而有效地实现网络寿命的延长和数据通信的安全.